CN1750788A - 超声波诊断装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种超声波诊断装置，即使在对象高速移动的情况下，该超声波诊断装置也可以获得很好的图像质量。存储器(3)存储通过第一时间发射/接收所获得的第一信号。当通过第二时间发射/接收获得第二信号时，延迟量计算器(6)基于分别从第一和第二过零检测器(4、5)输出的第一和第二时刻，为第一和第二信号中的任何一个计算延迟量，在第一和第二时刻，第一和第二信号分别经过零点。延迟器(7、8)根据计算的延迟量对第一和第二信号进行延迟，从而使得信号的相位相互匹配。加法器(9)将其相位已经匹配的两个信号加在一起。

Description

超声波诊断装置
技术领域
本发明涉及一种超声波诊断装置，该超声波诊断装置通过执行合成孔径扫描，对诸如活体等这样的对象的状态进行观测和诊断，所述扫描中由排列的换能器执行多次超声波束的发射/接收。
背景技术
近些年来，执行合成孔径扫描的超声波诊断装置已为人们所知。已经在P.D.Corl.等人的“A digital synthetic imaging system for NDE”，(Proc IEEE Ultrasonics Symp.，Sept.1978)中介绍了这种超声波诊断装置。接下来参考图3描述该超声波诊断装置的操作原理。图3是示意性地示出了在传统实例1中利用合成孔径扫描的超声波诊断装置的结构的实例的框图。
图3中，超声波探测器1由多个换能器T1至T8组成。换能器Tn(n＝1至8)产生超声波脉冲，并且在对象中反射的超声波脉冲被换能器Tn作为超声回波接收。由换能器Tn接收的接收信号经过多路复用器(MUX)，并被放大器102放大。然后，该接收信号被A/D 103转换成数字数据，并被写入存储器104。一旦完成将接收信号从换能器Tn写入到存储器104，接着MUX 100就选择与换能器Tn不同的换能器Tn’，并且按照与换能器Tn的情况中相同的方式，将接收信号写入存储器104中。按照上述方式，通过换能器T1至T8获得的接收信号被写入存储器104中。然后，在加法器105中，来自存储器104的输出信号，即，通过换能器T1至T8获得的、已被存储在存储器104中的接收信号，在被提供了各自的预定的时间差之后，被加在一起。
按照上述方式由换能器T1至T8一个接一个地执行发射/接收序列(上述一系列发射/接收操作被称为发射/接收序列)，并且信号被集成。因此，可以得到与由八个换能器同时接收时相同的效果。
假定，在换能器T1至T8接收期间对象静止，那么在对象中，波束会聚的接收方向性、波束偏转等可以被超声波探测器1获知。
信号处理器106对上述由加发器105相加的接收信号进行诸如检测等等这样的信号处理，并显示在显示部件107上。
但是，上述具有合成孔径的传统超声波诊断装置存在一个问题，即，在对象在换能器T1至T8接收期间移动的情况下，合成孔径不能精确地操作。
参考图4，接下来说明一种用于改进在对象移动的情况下的合成孔径的方法。图4是示意性地示出作为传统实例2的，利用合成孔径扫描的超声波诊断装置的结构的实例的框图。
图4中，探测器1由换能器T1至T8组成。探测器1由发射电路108产生的高压脉冲驱动，并将超声波发射到物体中(未示出)。在物体中反射的超声波信号被换能器T1至T8接收，并被转换成电信号。该发射/接收序列被执行两次。在第一时间发射/接收中，开关(SW)109至112连接到a侧触点，并分别从换能器T1至T4选择接收信号。经过SW 109至112的信号分别被A/D转换器113至116转换成数字信号，并且由波束合成器117合成一个波束。在第一时间发射/接收中获得的信号被存储在孔径相加部件118的存储器119中。
随后，执行第二时间发射/接收。这种情况下，转换SW 109至112，以使其连接到b侧触点，选择换能器T5至T8。按照与第一时间发射/接收的情况中相同的方式，来自换能器T5至T8的接收信号分别被A/D转换器113至116转换成数字信号，并且由波束合成器117执行波束合成。通过加法器120，将通过第二时间发射/接收获得的接收信号与已被存储在存储器119中的，在第一时间发射/接收中获得的信号相加。之后，由检波器121对这些信号进行检测，由数字扫描转换器(DSC)122对这些信号进行扫描和转换，并将这些信号显示在显示部件107上。
如上所述，在传统实例2采用的方法中，合成孔径的发射/接收序列包括两次发射/接收，因此，与传统实例1的合成孔径的情况相比，对象的移动产生的影响较少。
然而，传统实例2采用的方法还存在以下问题。即，根据对象移动的速度，在通过第一时间发射/接收获得的信号和通过第二时间发射/接收获得的信号之间导致相位差，当由加法器120相加时，所述信号会相互抵消。在这种抵消达到高的程度以至影响图像的情况下，在移动的影响下可以导致图像质量的恶化。
发明内容
考虑前述情况，本发明的一个目的是提供一种甚至在对象高速移动的情况下也能够获得良好图像质量的超声波诊断装置。即，本发明要实现一种超声波诊断装置，其消除了由于在通过合成孔径多次发射/接收期间对象移动导致的信号之间的相位差，从而获得良好的图像质量。
为了实现上述目的，根据本发明的第一超声波诊断装置是利用合成孔径扫描的超声波诊断装置，其中，通过多次发射/接收合成一个波束，并且第一超声波诊断装置包括：发射电路，用于多次发射驱动脉冲；多个排列的换能器，每个换能器根据驱动脉冲从一个孔径发射一个超声波束，通过该孔径接收在对象中反射的该超声波束，并输出接收信号；多个开关，用于从由排列的换能器输出的多个接收信号中有选择地输出多个信号；波束合成器，用于基于由多个开关选择的信号执行波束形成；存储器，用于暂存每个从波束合成器输出的信号，作为多次发射/接收的结果；以及加法器，用于将存储器中的分别与多次发射/接收相对应的多个信号加在一起。该超声波诊断装置还包括：相位差检测单元，用于检测通过多次发射/接收所获得的信号之间的相位差；以及延迟单元，用于使信号的相位相互匹配的同时，向加法器输出通过多次发射/接收所获得的多个信号。在这种情况中，例如，执行两次发射/接收作为多次发射/接收。
根据该结构，通过第一时间发射/接收所获得的接收信号和通过第二时间发射/接收所获得的接收信号之间的相位差被消除，从而可以防止图像质量的恶化。
优选地，在第一超声波诊断装置中，相位差检测单元包括：多个过零检测器，每个过零检测器检测一个时刻，在该时刻，分别与多次发射/接收相对应的各个信号的幅度从正极转变到负极，或反之从负极转变到正极，以穿过零点；延迟量计算单元，用于根据由多个过零检测器中的每一个检测到的时刻，来计算与通过多次发射/接收所获得的多个信号相对应的延迟量。
这使得能够容易地校正通过多次发射/接收所获得的多个信号之间的相位差。
为了实现上述目的，根据本发明的第二超声波诊断装置是利用合成孔径扫描的超声波诊断装置，其中，通过多次发射/接收合成了一个波束，并且第二超声波诊断装置包括：发射电路，用于多次发射驱动脉冲；多个排列的换能器，每个换能器根据驱动脉冲从一个孔径发射一个超声波束，通过该孔径接收在对象中反射的该超声波束，并输出接收信号；多个开关，用于从由排列的换能器输出的多个接收信号中有选择地输出多个信号；波束合成器，用于基于由多个开关选择的多个信号执行波束形成；存储器，用于暂时存储每个从波束合成器输出的信号，作为多次发射/接收的结果；以及加法器，用于将存储器中的分别与多次发射/接收相对应的多个信号加在一起。该超声波诊断装置还包括：多个检波器，用于对通过多次发射/接收所获得的多个信号执行幅度检测，并将该多个信号输出到加法器。在这种情况下，例如，执行两次发射/接收作为多次发射/接收。
根据该结构，防止了由于相位差导致的信号抵消，从而可以防止图像质量的恶化。
附图说明
图1是示意性示出了根据本发明实施例1的，利用合成孔径扫描的超声波诊断装置的结构的实例的框图；
图2是示意性示出了根据本发明实施例2的，利用合成孔径扫描的超声波诊断装置的结构的实例的框图；
图3是示意性示出了作为传统实例1的，利用合成孔径扫描的超声波诊断装置的结构的实例的框图；
图4是示意性示出了作为传统实例2的、利用合成孔径扫描的超声波诊断装置的结构的实例的框图。
具体实施方式
以下，参考附图通过优选实施例对本发明进行说明。
(实施例1)
图1是示意性示出了根据本发明实施例1的、利用合成孔径扫描的超声波诊断装置的结构的实例的框图。图1中，相同的参考数字指示具有与图4中的对应部件相似的结构和功能的各个部件，以免重复对其的说明，图4用于参考其来描述传统实例2。
图1中，按照与在传统实例2中相同的方式，使用探测器1，通过两次发射/接收来接收合成孔径的信号，并执行波束合成。该实施例不同于传统实例2之处在于孔径相加部件的结构。
孔径相加部件2包括：存储器3，用于存储通过第一时间发射/接收所获得的信号(第一信号)；第一过零检测器4，用于检测第一时刻，在该时刻，通过第一时间发射/接收所获得的第一信号的幅度从正极转变到负极，或反之从负极转变到正极，以穿过零点；第二过零检测器5，用于检测第二时刻，在该时刻，通过第二时间发射/接收所获得的第二信号的幅度从正极转变到负极，或反之从负极转变到正极，以穿过零点；延迟量计算器6，用于根据从两个过零检测器4和5输出的第一和第二时刻来计算延迟量，确定第一信号或第二信号是否应该被延迟以及延迟多少，以使第一信号和第二信号的相位相互匹配；延迟器7和8，用于根据延迟量计算器6计算的延迟量来延迟第一信号或第二信号；以及加法器9，用于将相位已经通过延迟而匹配的两个信号加在一起。
上述结构按照以下方式操作。开始，执行第一时间发射/接收，并且接收信号(第一信号)被存储在存储器3中。随后，执行第二时间发射/接收，以获得接收信号(第二信号)，并根据该接收信号，过零检测器5检测第一时刻，在该时刻，所述接收信号从正极转变到负极，或反之从负极转变到正极。同时，从存储器3读出通过第一时间发射/接收所获得的接收信号，并且过零检测器4检测第二时刻，在该时刻，所述接收信号从正极转变到负极，或反之从负极转变到正极。根据由两个过零检测器4和5检测到的第一和第二时刻信息，由延迟量计算器7判断第一信号或第二信号是否超前(滞后)以及超前(滞后)多少。对延迟器7和8的延迟量进行调整，以使所接收的信号的相位被调整至相同，并且由加法器9将接收信号加在一起。
如上所述，根据该实施例，即使在对象高速移动的情况下，在通过第一时间发射/接收所获得的接收信号和通过第二时间发射/接收所获得的接收信号之间的相位差也被消除，因此可以防止图像质量的恶化。
在该实施例中，存储器3位于过零检测器4的上游。然而，这种放置的顺序可以颠倒。在那种情况下，当接收信号作为第一时间发射/接收的结果在存储器3中被捕捉到时，接收信号从正极转变到负极或反之从负极转变到正极的第一时刻可以被检测出，并被存储在延迟量计算器7中。
另外，该实施例利用由过零检测器4和5执行的时刻检测，在其中，信号的幅度从正极转变到负极或反之从负极转变到正极，以穿过零点的时刻被检出，因为其使得能够容易地进行相位检测。然而，也可以使用其它的方法，例如利用频率分析的方法。
(第二实施例)
图2是示意性示出了根据本发明实施例2的、利用合成孔径扫描的超声波诊断装置的结构的实例的框图。图2中，相同的参考数字指示具有与图4和1中的对应部件相似的结构和功能的各个部件，以免重复对其的说明，图4和1用于参考其来描述传统实例2和实施例1。
图2中，按照与传统实例2中和实施例1中相同的方式，使用探测器1，通过两次发射/接收来接收合成孔径的信号，并且执行光束合成。该实施例与实施例1的不同之处在于孔径相加部件的结构，并且不需要检波器121。
图2中，孔径相加部件10包括：存储器3，用于存储通过第一时间发射/接收所获得的接收信号(第一信号)；检波器11，用于检测通过第一时间发射/接收所获得的接收信号(第一信号)；检波器12，用于检测通过第二时间发射/接收所获得的接收信号(第二信号)；以及加法器13，用于将被检波的第一和第二信号加在一起。
如上所述，根据该实施例，通过第一时间发射/接收所获得的接收信号和通过第二时间发射/接收所获得的接收信号的相位信息中的每一个都通过幅度检测由检波器11和12消除，使得只保持幅度信息。这防止了由于相位差导致的信号之间的抵消，从而即使在对象高速移动的情况下，也可以防止图像质量的恶化。
另外，根据该实施例，与实施例1比较，该装置的构成部件的数量减少了。
在存储器3位于检波器11的下游的情况下，也可以获得相同的效果。
如上所述，根据本发明，当执行合成孔径扫描时，对每次执行发射/接收所获得的每个接收信号的相位进行检测并使之相互匹配，从而防止当对象移动时导致的相位差所引起的信号的抵消，并且从而可以获得高质量的图像。

Claims (5)

1.一种使用合成孔径扫描的超声波诊断装置，其中，通过多次发射/接收合成一个波束，该超声波诊断装置包括：
发射电路，用于多次发射驱动脉冲；
多个排列的换能器，每个换能器根据所述驱动脉冲从孔径发射超声波束，通过所述孔径接收在对象中反射的所述超声波束，并输出接收信号；
多个开关，用于从由所述排列的换能器输出的多个所述接收信号中有选择地输出多个信号；
波束合成器，用于基于由所述开关选择的所述信号来执行波束形成；
存储器，用于暂时存储从所述波束合成器输出的各信号，作为所述多次发射/接收的结果；以及
加法器，用于将所述存储器中分别与所述多次发射/接收相对应的所述信号加在一起，
其中，所述装置还包括：
相位差检测单元，用于检测通过所述多次发射/接收获得的所述信号之间的相位差；以及
延迟单元，用于使所述信号的相位相互匹配的同时，将通过所述多次发射/接收获得的所述信号输出到所述加法器。
2.如权利要求1所述的超声波诊断装置，
其中，所述多次发射/接收是两次。
3.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，
其中，所述相位差检测单元包括：
多个过零检测器，每个过零检测器都检测到一个时刻，在所述时刻，分别与所述多次发射/接收相对应的所述信号中的每一个信号的幅度从正极转变到负极或反之从负极转变到正极，以经过零点；以及
延迟量计算单元，其基于由所述多个过零检测器中的每一个检测到的所述时刻，计算与通过所述多次发射/接收所获得的所述信号相对应的延迟量。
4.一种使用合成孔径扫描的超声波诊断装置，其中，通过多次发射/接收合成一个波束，该超声波诊断装置包括：
发射电路，用于多次发射驱动脉冲；
多个排列的换能器，每个换能器根据所述驱动脉冲从孔径发射超声波束，通过所述孔径接收在对象中反射的所述超声波束，并输出接收信号；
多个开关，用于从由所述排列的换能器输出的多个所述接收信号中有选择地输出多个信号；
波束合成器，用于基于由所述开关选择的所述信号来执行波束形成；
存储器，用于暂时存储从所述波束合成器输出的每个信号，作为所述多次发射/接收的结果；以及
加法器，用于将所述存储器中分别与所述多次发射/接收相对应的所述信号加在一起，
其中，所述装置还包括多个检波器，用于对通过所述多次发射/接收所获得的所述信号执行幅度检测，并将所述信号输出到所述加法器。
5.如权利要求4所述的超声波诊断装置，
其中，所述多次发射/接收是两次。
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